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Considere as funções polinomiais abaixo. Utilize o método de Briot-Ruffini para realizar a fatoração e determinar as raízes. Se a soma dos coeficientes for igual a zero, uma das raízes é x = 1. Se todos os termos tiverem potência de x, uma das raízes é x = 0. Se o coeficiente principal (𝒂𝒏) for diferente de 1, haverá raíz fracionária. A raiz pode ser calculada por uma fração, onde o numerador são os divisores de 𝒂𝟎 e o denominador são os divisores positivos de 𝒂𝒏 a) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 𝑥3 − 2𝑥2 − 5𝑥 + 6 b) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 𝑥3 − 𝑥2 − 5𝑥 − 3 d) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 𝑥4 − 13𝑥2 + 36 e) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 2𝑥4 + 5𝑥3 − 5𝑥2 − 20𝑥 − 12 f) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 3𝑥3 − 𝑥2 − 27𝑥 + 9 g) 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 2𝑥4 − 𝑥3 + 8𝑥2 − 4𝑥 Resolução: a) Usando o método de Briot-Ruffini, deve-se escrever os coeficientes do polinômio (potências de x ordenadas, ou seja, da maior para a menor, até o termo constante) em uma linha de cálculo. Passar um traço para separar os valores de teste de raiz e resultados para coeficientes novos pela fatoração. Para o polinômio: 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟑 − 𝟐𝒙𝟐 − 𝟓𝒙 + 𝟔 tem-se então: 1 -2 -5 6 Considerando a dica 1. (Neste caso: 1+(-2)+(-5)+6 =0 , tendo uma raiz igual a 1) Deve-se escrever a raiz a ser testada no início da segunda linha, abaixo do traçado, fazendo: 1 -2 -5 6 1 Para completar a linha deve-se baixar o valor do coeficiente principal (neste caso com valor 1) 1 -2 -5 6 1 1 Para preencher as demais posições da segunda linha, deve-se multiplicar o último valor conhecido dela (neste caso 1) pela raiz em teste (neste caso 1), e somar o resultado com o coeficiente da primeira linha a ser recalculado (neste caso o -2) resultado: 1x1+(-2) = -1. O valor obtido é inserido na segunda linha abaixo do coeficiente que está sendo recalculado. 1 -2 -5 6 1 1 -1 Repetindo o processo: (-1)x(1) + (-5) = -1 -5 = -6 1 -2 -5 6 1 1 -1 -6 Repetindo o processo (-6)x(1)+6 = 0 1 -2 -5 6 1 1 -1 -6 0 Quando a tabela está completa e na última posição surgir um zero (0), como ocorreu neste caso, indica que o valor testado é uma raiz do polinômio e pode- se reescrever o polinômio original na forma fatorada como sendo: (𝑥 − 1). (1. 𝑥2 − 1𝑥 − 6) Note que o primeiro fator envolve a raiz (x menos raiz), e o segundo fator tem os coeficientes determinados pelos valores numéricos que estão na segunda linha da tabela (em verde). Exclui-se o zero da direita (que somente indica que a divisão é exata) e a partir dele, da direita para a esquerda tem-se o coeficiente constante (-6), o coeficiente de x (que é -1) e o coeficiente de 𝑥2 (que é 1). O valor inicial (à esquerda) na segunda linha é a raiz que foi obtida. De forma análoga pode-se fatorar o polinômio que obtivemos (𝑥2 − 𝑥 − 6) O valor -6 (coeficiente constante) sugere ser múltiplo de 2 ou 3 (sinais positivos e negativos devem ser considerados). Testando para x = 2 1 -1 -6 2 1 1 -4 O último valor numérico da segunda linha não é zero (resultou -4) indicando que x = 2 não é raiz. Testando para x = -2 1 -1 -6 -2 1 -3 0 O último valor da segunda linha é zero, logo o valor testado x = -2 é raiz da equação polinomial inicial. Podemos reescrever (𝑥 − 1). (𝑥 + 2). (𝑥 − 3) = 0 E as raízes são 1, -2 e 3. b) Para o polinômio 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟑 − 𝒙𝟐 − 𝟓𝒙 − 𝟑 = 𝟎 a soma dos coeficientes não é nula, logo x = 1 não é raiz. Usando a dica 4, o coeficiente constante (-3) é múltiplo de 3, -3 e -1, que poderiam ser alguma raiz a ser determinada. Testando x = 3 1 -1 -5 -3 3 1 2 1 0 Pode-se reescrever: (𝑥 − 3). (𝑥2 + 2𝑥 + 1) = 0 O coeficiente constante (1) somente é múltiplo de 1 e de -1, mas é sabido que x=1 não é raiz, restando x = -1. Testando vem: 1 2 1 -1 1 1 0 Reescrevendo tem-se: (𝑥 − 3). (𝑥 + 1). (𝑥 + 1) = 0 As raízes obtidas são : 3, -1 (raiz dupla). c) Para o trinômio 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟒 − 𝟏𝟑𝒙𝟐 + 𝟑𝟔 observa-se que há termos com potências de x faltantes (𝒙𝟑, 𝒆 𝒙). Para empregar o método de Briot-Ruffini é necessário completar as potências faltantes, e então escreve-se 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟒 − 𝟏𝟑𝒙𝟐 + 𝟑𝟔 = 𝒙𝟒 + 𝟎. 𝒙𝟑 − 𝟏𝟑. 𝒙𝟐 + 𝟎𝒙 + 𝟑𝟔 O valor x = 1 não é raiz pois a soma dos coeficientes não é nula. O valor +36 sugere multiplicidade envolvendo -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4, 6, -6, 9, -9, 12, -12, 18, e -18. Testando para x = -1 1 0 -13 0 36 -1 1 -1 -12 12 24 Não é raiz. Testando para x = 2 1 0 -13 0 36 2 1 2 -9 -18 0 O valor x = 2 é raiz, e resulta pela fatoração: (𝑥 − 2). (𝑥3 + 2𝑥2 − 9𝑥 − 18) = 0 O valor -18 sugere multiplicidade envolvendo -2, 3, -3, 6, -6, 18 e -18. Testando para x = -2 1 2 -9 -18 -2 1 0 -9 0 Resultando para fatoração: (𝑥 − 2). (𝑥 + 2). (𝑥2 − 9) = 0 O valor -9 sugere multiplicidade de 3, -3, 9 e -9. Testando para x = 3 vem: 1 0 -9 3 1 3 0 A fatoração completa é : (𝑥 − 2). (𝑥 + 2). (𝑥 − 3)(𝑥 + 3) = 0 que resulta para as raízes os valores, 2, -2, 3 e -3. d) No polinômio 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝟐𝒙𝟒 + 𝟓𝒙𝟑 − 𝟓𝒙𝟐 − 𝟐𝟎𝒙 − 𝟏𝟐 nota-se que o coeficiente principal não é igual a 1, o que implica em ter raiz fracionária (dica 3). Para a determinação desta raiz, deve-se pensar em uma fração onde o numerador é divisor do coeficiente constante (-12) (valores seriam 1, -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4, 6, -6, 12 e -12) e o denominador é divisor positivo do coeficiente principal (2) (valores seriam 1, e 2). As combinações resultariam em ± 1 2 e ± 3 2 , pois os demais valores poderiam ser simplificados resultando inteiros. Testando x = ½ 2 5 -5 -20 -12 ½ 2 6 -2 -21 -45/2 Não é raiz. Testando x = -½ 2 5 -5 -20 -12 − 1 2 2 4 -7 -33/2 -15/4 Não é raiz. Testando x = 3 2 2 5 -5 -20 -12 3 2 2 8 7 -19/2 -105/4 Não é raiz. Testando x = - 3 2 2 5 -5 -20 -12 − 3 2 2 2 -8 -8 0 Uma das raízes é x = -3/2, que permite fatorar o polinômio como sendo: (𝑥 + 3 2 ) . (2𝑥3 + 2𝑥2 − 8𝑥 − 8) = 0 O segundo fator tem todos os coeficientes pares, então o valor2 pode ser evidenciado, resultando (𝑥 + 3 2 ) . (2𝑥3 + 2𝑥2 − 8𝑥 − 8) = (𝑥 + 3 2 ) . 2(𝑥3 + 𝑥2 − 4𝑥 − 4) = 2. (𝑥 + 3 2 ) . (𝑥3 + 𝑥2 − 4𝑥 − 4) = 0 Observando o coeficiente constante (-4) do último polinômio, sugere multiplicidade com 1, -1, 2, -2, 4 e -4. A possibilidade de raiz x =1 é excluída pois a soma dos coeficientes não é nula. Testando x = -1. 1 1 -4 -4 -1 1 0 -4 0 Obteve-se uma raiz, que leva a fatoração. 2 (𝑥 + 3 2 ) . (𝑥 + 1). (𝑥2 + 0𝑥 − 4) = 0 Para o último polinômio, o coeficiente constante sugere raízes -2 e 2. Testando x = 2 1 0 -4 2 1 2 0 O valor testado é raiz e tem-se a fatoração completa: 2 (𝑥 + 3 2 ) . (𝑥 + 1). (𝑥 − 2)(𝑥 + 2) = 0 Com raízes -3/2, -1, 2 e -2. e) Para o polinômio 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝟑𝒙𝟑 − 𝒙𝟐 − 𝟐𝟕𝒙 + 𝟗 = 𝟎 considerando os divisores do coeficiente constante (9), tem-se 1, -1, 3, -3, 9 e -9 que serão os possíveis numeradores da raiz fracionária. Observando o coeficiente principal (3), tem divisores 1, -1, 3 e -3 que serão possíveis valores para o denominador da raiz fracionária. Combinando estes valores, as possíveis frações seriam 1/3 e -1/3. Testando x = 1/3 3 -1 -27 9 1 3 3 0 -27 0 O valor testado é raiz, levando a forma fatorada (𝑥 − 1 3 ) . (3𝑥2 + 0𝑥 − 27) = (𝑥 − 1 3 ) . 3(𝑥2 − 9) = 3. (𝑥 − 1 3 ) . (𝑥2 − 9) = 0 O coeficiente constante do binômio 𝑥2 − 9 sugere multiplicidade com 3 e -3. Testando para x = 3, vem: 1 0 -9 3 1 3 0 Pode-se escrever a fatoração completa como 3. (𝑥 − 1 3 ) . (𝑥 − 3). (𝑥 + 3) = 0 Sendo as raízes 1/3, 3 e -3. f) Considerando o polinômio 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝟐𝒙𝟒 − 𝒙𝟑 + 𝟖𝒙𝟐 − 𝟒𝒙 observa- se que todos os termos tem a variável x (dica 2), que pode ser fatorada resultando 𝒚 = 𝒇(𝒙) = 𝟐𝒙𝟒 − 𝒙𝟑 + 𝟖𝒙𝟐 − 𝟒𝒙 = 𝒙. (𝟐𝒙𝟑 − 𝒙𝟐 + 𝟖𝒙 − 𝟒) = 𝟎 Considerando o polinômio 𝟐𝒙𝟑 − 𝒙𝟐 + 𝟖𝒙 − 𝟒 o coeficiente principal indica que há uma raiz fracionária onde o numerador poderá ser 1, -1, 2, -2, 4 e -4 (divisores de 4 – coeficiente constante) e o numerador poderá ser 1, -1, 2 e -2 (divisores de 2 – coeficiente principal).Fazendo as combinações tem-se ½ e -½ como possibilidades. Testando x = ½ 2 -1 8 -4 ½ 2 0 8 0 Pode-se escrever na forma fatorada 𝑥. (2𝑥3 − 𝑥2 + 8𝑥 − 4) = 𝑥. (𝑥 − 1 2 ) . (2𝑥2 + 8) = 0 No último binômio os coeficientes são pares e o 2 pode ser fatorado, resultando: 𝑥. (𝑥 − 1 2 ) . (2𝑥2 + 8) = 𝑥. (𝑥 − 1 2 ) . 2(𝑥2 + 4) = 2𝑥. (𝑥 − 1 2 ) . (𝑥2 + 4) = 0 O binômio 𝑥2 + 4 não pode ser fatorado pois é uma expressão irredutível. É possível determinar as raízes imaginárias através de: 𝑥2 + 4 = 0 𝑥2 = −4 𝑥 = ±√−4 = ±√4. (−1) = ±√4. √−1 = ±2𝑖 As raízes do polinômio são: 0, ½ (reais) , 2i e -2i.(imaginárias)
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